JP5735728B2 - Led照明器具 - Google Patents

Led照明器具 Download PDF

Info

Publication number
JP5735728B2
JP5735728B2 JP2009020697A JP2009020697A JP5735728B2 JP 5735728 B2 JP5735728 B2 JP 5735728B2 JP 2009020697 A JP2009020697 A JP 2009020697A JP 2009020697 A JP2009020697 A JP 2009020697A JP 5735728 B2 JP5735728 B2 JP 5735728B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
led
circuit
power supply
switching
current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2009020697A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2010177131A (ja
Inventor
水川 宏光
宏光 水川
芳文 黒木
芳文 黒木
熊田 和宏
和宏 熊田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2009020697A priority Critical patent/JP5735728B2/ja
Priority to EP10000706.1A priority patent/EP2213932B1/en
Publication of JP2010177131A publication Critical patent/JP2010177131A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5735728B2 publication Critical patent/JP5735728B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/355Power factor correction [PFC]; Reactive power compensation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/02Lighting devices intended for fixed installation of recess-mounted type, e.g. downlighters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S8/00Lighting devices intended for fixed installation
    • F21S8/02Lighting devices intended for fixed installation of recess-mounted type, e.g. downlighters
    • F21S8/026Lighting devices intended for fixed installation of recess-mounted type, e.g. downlighters intended to be recessed in a ceiling or like overhead structure, e.g. suspended ceiling
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/04Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being switches
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/502Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components
    • F21V29/507Cooling arrangements characterised by the adaptation for cooling of specific components of means for protecting lighting devices from damage, e.g. housings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/70Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/71Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks using a combination of separate elements interconnected by heat-conducting means, e.g. with heat pipes or thermally conductive bars between separate heat-sink elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50Cooling arrangements
    • F21V29/70Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/85Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems characterised by the material
    • F21V29/89Metals
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • H05B45/3725Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/375Switched mode power supply [SMPS] using buck topology
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/40Details of LED load circuits
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/50Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
    • H05B45/56Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits involving measures to prevent abnormal temperature of the LEDs
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • H05B45/3725Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/38Switched mode power supply [SMPS] using boost topology
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B45/00Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED]
    • H05B45/30Driver circuits
    • H05B45/37Converter circuits
    • H05B45/3725Switched mode power supply [SMPS]
    • H05B45/385Switched mode power supply [SMPS] using flyback topology
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
    • Y02B20/30Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Circuit Arrangement For Electric Light Sources In General (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Description

本発明は発光ダイオード(以下LEDという)を用いたLED照明器具に関するものである。
従来、LED照明器具においては、図9に示すように、LEDユニット2を収めた器具筐体7と、LED2a〜2dを発光するために出力を与える電源ユニット4とは別に配置される場合が多かった。この場合、現場において電源ユニット4を取り付けてから器具筐体7を取り付けて、両者をリード線5とコネクタ50で接続するという作業が必要となり、電源ユニット4とLEDユニット2が一体となった照明器具の場合よりも取り付け作業の時間が長く掛かっていた。
一方、特許文献1(特開2004−55800号公報)には、図10に示すように、電源ユニット4とLEDユニット2とが器具筐体7内に収められる一体型のLED照明器具が開示されている。器具筐体7は天井9に埋め込まれている。器具筐体7は、下端開放された金属製の円筒体よりなり、下端開放部は光拡散板8で覆われている。この光拡散板8に対向するように、LEDユニット2が配置されている。21はLED実装基板であり、LEDユニット2のLED2a〜2dを実装している。
この従来例では、器具内に取り付けられるLEDユニット2の実装基板21の裏側に器具筐体7に熱的に結合された放熱板71を設けていた。この放熱板71を介して、LED2a〜2dから発生する熱を放熱することでLED2a〜2dの温度を下げて、光出力を上げる効果がある。
特開2004−55800号公報
しかしながら、図10に示すように、電源ユニット4のプリント基板41をLEDユニット2に近接して配置すると、器具内の対流を妨げることになり、LED2a〜2dの放熱が阻害される要因となっていた。また、電源ユニット4は電解コンデンサ等の有寿命部品を含んでおり、LEDユニット2からの輻射熱の影響により温度が上昇すると、寿命が短くなるという問題があった。さらに、高出力化の要請に応えて、LEDを多灯化するにつれてLEDユニット2の発熱も増大し、電源ユニット4の部品ストレスも増大するという問題があった。
本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、電源ユニットを一体化したLED照明器具において、LEDユニットから電源ユニットへの輻射熱の影響を小さくすることを課題とする。また、電源ユニットの部品ストレスを軽減することを課題とする。
請求項1のLED照明器具は、上記の課題を解決するために、図3に示すように、実装基板21に搭載され同一数のLED2a〜2d,2e〜2hが直列接続されたLED直列回路を2つ有するLEDユニット2と、LEDユニット2で発生した熱を放熱させる放熱部7と、放熱部7に取り付けられる金属板6と、金属板6に取り付けられる電源ユニット4とを備え、電源ユニット4は、2つのLED直列回路の各々が接続される同一構成の2つのスイッチング電源と、商用交流電源Vsに接続される入力フィルタ回路3と、入力フィルタ回路3に接続された整流回路DBとを備え、2つのスイッチング電源は、それぞれインダクタL1,L2とスイッチング素子Q1,Q2、ダイオードD1,D2、電流検出抵抗R1,R2、制御部1,1‘よりなり、制御部1,1’が電流検出抵抗R1,R2に流れる電流を監視しながらスイッチング素子Q1,Q2のオン時間・オフ時間を制御することによりLED直列回路に電流を供給する降圧チョッパ回路であり、2つのスイッチング電源は、入力フィルタ回路3と整流回路DBとを共用し、整流回路DBの出力端にそれぞれダイオードD1,D2を介して接続されることを特徴とするものである。
請求項2の発明は、図3に示すように、実装基板21に搭載され同一数のLED2a〜2d,2e〜2hが直列接続されたLED直列回路を2つ有するLEDユニット2と、LEDユニット2で発生した熱を放熱させる放熱部7と、放熱部7に取り付けられる金属板6と、金属板6に取り付けられる電源ユニット4とを備え、電源ユニット4は、2つのLED直列回路の各々が接続される同一構成の2つのスイッチング電源と、商用交流電源Vsに接続される入力フィルタ回路3と、入力フィルタ回路3に接続された整流回路DBと、整流回路DBの出力に接続された力率改善回路10とを備え、2つのスイッチング電源は、それぞれインダクタL1,L2とスイッチング素子Q1,Q2、ダイオードD1,D2、電流検出抵抗R1,R2、制御部1,1‘よりなり、制御部1,1’が電流検出抵抗R1,R2に流れる電流を監視しながらスイッチング素子Q1,Q2のオン時間・オフ時間を制御することによりLED直列回路に電流を供給する降圧チョッパ回路であり、2つのスイッチング電源は、入力フィルタ回路3と整流回路DBと力率改善回路10とを共用し、力率改善回路10の出力端にそれぞれダイオードD1,D2を介して接続されていることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1または2の発明において、2つのスイッチング電源は1枚のプリント基板に実装されていることを特徴とする。
本発明によれば、従来の電源別置型のLED照明器具に比べると施工が容易な一体型のLED照明器具でありながら、電源ユニットがLEDユニットから受ける輻射熱の影響を軽減できる効果がある。また、LEDの多灯化により高出力化した場合でも、電源ユニットの部品ストレスを軽減できる効果がある。
本発明の実施形態1のLED照明器具の概略構成を示す側面図である。 本発明の実施形態1のLED照明器具のLEDユニットの構成を示す正面図である。 本発明の実施形態1のLED照明器具の回路図である。 本発明の実施形態2のLED照明器具の回路図である。 本発明の実施形態3のLED照明器具の回路図である。 本発明の実施形態4のLED照明器具の回路図である。 本発明の実施形態5のLED照明器具の回路図である。 本発明の実施形態6のLED照明器具の回路図である。 従来の電源別置型のLED照明器具の断面図である。 従来の電源一体型のLED照明器具の断面図である。
(実施形態1)
図1は本発明のLED照明器具の概略構成を示す側面図である。このLED照明器具は、施工時には図9や図10の従来例と同様に、器具筐体7が天井9の開口部に収納されて、ダウンライトとして使用される。図9に示した電源別置型のLED照明器具に比べると、LEDユニット2と電源ユニット4は一体化されているので、施工が容易である。また、図10に示した従来の一体型のLED照明器具に比べると、電源ユニット4がLEDユニット2からの輻射熱や対流熱に影響されにくいという特徴がある。
図1に示すように、器具筐体7の下部にはLEDユニット2が装着されている。器具筐体7の上部には金属板6の一端下部が装着されている。金属板6は略水平に配置されている。金属板6の他端下部には電源ユニット4が装着されている。LED照明器具を上方から見たとき、LEDユニット2の中心部と電源ユニット4の中心部はずれている。したがって、電源ユニット4はLEDユニット2からの輻射熱や対流熱の影響を受けにくい。
器具筐体7の形状は限定するものではないが、例えば、図1に示されたように、上方ほど径が小さくなる砲弾型のランプセードのような形状でも良い。強度、コスト並びに放熱性の観点からアルミニウムなどの金属製とすることが好ましい。また、表面に放熱フィンなどを設けても良い。
LEDユニット2は下方から見ると、図2に示すような形状となっている。円形の実装基板21に8個のLED2a〜2hが搭載されている。図中の破線の部分で2つのLED回路に分割されており、LED2aからLED2dまでがアノードからカソードに直列につながれる構成となっている。また、LED2eからLED2hまでがアノードからカソードに直列につながれる構成となっている。
LED2aのアノード側にはプラスの電源線5a、LED2dのカソード側にはマイナスの電源線5bが接続されることにより、各LED2a〜2dが発光する。LED2eのアノード側にはプラスの電源線5c、LED2hのカソード側にはマイナスの電源線5dが接続されることにより、各LED2e〜2hが発光する。
いずれも4個のLEDの順方向電圧Vfの合計以上の電圧が印加されると、流れる電流の値に応じてLEDから光束を得ることが出来る。順方向電圧Vfは通常略3.5Vのため、4個直列に接続するのであれば、4×3.5V以上の直流電圧において点灯させることが出来る。
電源線5a,5bは接続部材51を介して、また、電源線5c,5dは接続部材52を介して、電源ユニット4からLEDユニット2に電流を供給している。接続部材51,52の下端はLEDユニット2の上面に、上端は金属板6の下端に装着されている。接続部材51,52は、例えば、金属製あるいは樹脂製のパイプでも良く、その場合、電源線5a,5b、電源線5c,5dは接続部材51,52の内部を貫通させれば良い。接続部材51,52は器具筐体7の内部に設けても良いし、外部に設けても良い。
電源ユニット4の回路構成の一例を図3に示す。商用交流電源VsにはラインフィルタLFを介してダイオードブリッジDBの交流入力端が接続されている。ラインフィルタLFの電源側には、雑音防止用コンデンサC1と非線形抵抗素子ZNRの並列回路が接続されている。ラインフィルタLFの出力端には雑音防止用コンデンサC2が接続されている。ラインフィルタLFと雑音防止用コンデンサC1,C2及び非線形抵抗素子ZNRは入力フィルタ回路3を構成している。
ダイオードブリッジDBの直流出力端にはPFC回路10を介して平滑コンデンサC3が接続されている。PFC回路10は、例えば昇圧チョッパ回路などで構成される力率改善回路であり、商用交流電源Vsからの入力電流を入力電圧と略相似形とすることで入力電流歪みを低減するための回路である。PFC回路10の出力に接続されたコンデンサC3は平滑コンデンサであり、直流電圧が充電される。
平滑コンデンサC3にはダイオードD3,D4を介して同じ構成の2つのスイッチング電源が接続されている。第1のスイッチング電源は、インダクタL1とスイッチング素子Q1、ダイオードD1、電流検出抵抗R1、制御部1よりなる降圧チョッパ回路であり、第1群のLED2a〜2dに電流を供給する。第2のスイッチング電源は、インダクタL2とスイッチング素子Q2、ダイオードD2、電流検出抵抗R2、制御部1’よりなる降圧チョッパ回路であり、第2群のLED2e〜2hに電流を供給する。
以下、第1のスイッチング電源について説明する。制御部1はスイッチング電源用の制御用ICであり、電流検出抵抗R1に流れる電流を監視しながら、スイッチング素子Q1のオン時間・オフ時間を制御することにより、LED2a〜2dに流れる電流を制御するものである。スイッチング素子Q1がオンのとき、平滑コンデンサC3→ダイオードD3→LED2a〜2d→インダクタL1→スイッチング素子Q1→電流検出抵抗R1→平滑コンデンサC3の経路で電流が流れる。このとき、インダクタL1に流れる電流は漸増して行き、インダクタL1に電磁エネルギーが蓄積される。スイッチング素子Q1がオフすると、インダクタL1に蓄積された電磁エネルギーが、インダクタL1→ダイオードD1→LED2a〜2d→インダクタL1の経路で放出される。この動作を高周波で繰り返すことにより、LED2a〜2dに流れる平均電流が所望の電流となるように制御される。LED2e〜2hを駆動するための第2のスイッチング電源についても同様の動作である。
本実施形態によれば、スイッチング電源を2つ設けているので、万一、故障等により一方のLED群が不点灯となっても、他方のLED群は点灯するので、真っ暗にはならないという利点がある。また、スイッチング素子Q1,Q2やインダクタL1,L2、ダイオードD1,D2に負荷電流が分散されるので、回路部品のストレスが軽減されるという利点がある。複数のスイッチング電源は1枚のプリント基板に実装しても良い。
なお、図10の従来例のように、電源ユニット4のプリント基板41が器具筐体7の内部に収納されている場合には、器具筐体7を電源ユニット4のケースとして兼用できるが、図1(本発明)あるいは図9(従来例)のように、電源ユニット4が器具筐体7の外部に配置されている場合には、電源ユニット4のプリント基板を別途設けたケースに収納しておく必要がある。特に、電源ユニット4が図3のようなスイッチング電源である場合、高周波ノイズの放射を回避するために、電源ユニット4のプリント基板全体を金属ケースで覆うことにより、電磁的にシールドしておくことが好ましい。
(実施形態2)
図4は本発明の実施形態2の回路図である。本実施形態では、上述の実施形態1において、入力力率改善のために設けていたPFC回路10を省略し、代わりに、スイッチング電源自体に力率改善機能を有する昇降圧チョッパ回路(極性反転型チョッパ回路)を採用したものである。
平滑コンデンサC3にはダイオードD3,D4を介して同じ構成の2つのスイッチング電源が接続されている。第1のスイッチング電源は、インダクタL1とスイッチング素子Q1、ダイオードD1、コンデンサC4、電流検出抵抗R1、制御部1よりなる昇降圧チョッパ回路(極性反転型チョッパ回路)であり、第1群のLED2a〜2dに電流を供給する。第2のスイッチング電源は、インダクタL2とスイッチング素子Q2、ダイオードD2、コンデンサC5、電流検出抵抗R2、制御部1’よりなる昇降圧チョッパ回路(極性反転型チョッパ回路)であり、第2群のLED2e〜2hに電流を供給する。
以下、第1のスイッチング電源について説明する。制御部1はスイッチング電源用の制御用ICであり、電流検出抵抗R1に流れる電流を監視しながら、スイッチング素子Q1のオン時間・オフ時間を制御することにより、LED2a〜2dに流れる電流を制御するものである。スイッチング素子Q1がオンのとき、平滑コンデンサC3→ダイオードD3→インダクタL1→スイッチング素子Q1→電流検出抵抗R1→平滑コンデンサC3の経路で電流が流れる。このとき、インダクタL1に流れる電流は漸増して行き、インダクタL1に電磁エネルギーが蓄積される。スイッチング素子Q1がオフすると、インダクタL1に蓄積された電磁エネルギーが、インダクタL1→ダイオードD1→LED2a〜2d→インダクタL1の経路で放出される。この動作を高周波で繰り返すことにより、LED2a〜2dに流れる平均電流が所望の電流となるように制御される。なお、スイッチング素子Q1のオン時にダイオードD1が遮断状態となっている期間にもLED2a〜2dに電流を供給できるように、LED2a〜2dの直列回路と並列にコンデンサC4が接続されている。LED2e〜2hを駆動するための第2のスイッチング電源についても同様の動作である。
スイッチング素子Q1,Q2は商用交流電源Vsの周波数よりも十分に高い周波数でスイッチングされており、なおかつ、平滑コンデンサC3の容量を1μF以下(例えば、0.23〜0.47μF)のように小さく設定しておくことで、商用交流電源Vsの電圧が低い期間にも入力電流を引き込むことができるから、商用交流電源Vsからの入力力率は高くなる。その一方、入力電源ラインへの高周波雑音の漏洩が問題となる。そこで、電源入力部にラインフィルタLFと雑音防止用コンデンサC1,C2を含む入力フィルタ回路3を設けることにより入力電源ラインへの高周波雑音の漏洩を防止している。
本実施形態のように、スイッチング電源として昇降圧チョッパ回路(極性反転型チョッパ回路)を採用した場合には、突入電流防止対策が容易となる。すなわち、図4の回路では、LED2a〜2d、2e〜2hの向きがダイオードブリッジDBの整流出力に対して逆向きとなっているので、電源投入直後の不安定期にスイッチング素子Q1,Q2のスイッチング電流が不用意に増大しても、LED2a〜2d、2e〜2hに対して突入電流が直接流れ込むことはないので、突入電流によるLEDの劣化を防止でき、LED照明器具の長寿命化を達成できる。
(実施形態3)
図5は本発明の実施形態3の回路図である。本実施形態では、実施形態1を簡略化したものであり、入力力率改善のために設けていたPFC回路10を省略し、スイッチング電源としての降圧チョッパ回路に入力力率改善の役割を担わせている。本実施形態においても、スイッチング素子Q1は商用交流電源Vsの周波数よりも十分に高い周波数でスイッチングされており、なおかつ、平滑コンデンサC3の容量を1μF以下(例えば、0.23〜0.47μF)のように小さく設定しておくことで、整流後の出力電圧が負荷電圧以下となるまでは入力電流を引き込むことができるので、ある程度の入力力率改善効果が期待できる。降圧チョッパ回路では、スイッチング素子Q1のオン時に電源電圧と負荷電圧の差電圧がインダクタL1に印加されるので、LEDの直列個数が増加すると、入力電流が流れない期間が長くなり、入力力率が悪くなる。そこで、本実施形態では、LEDの直列個数を3〜4個程度に制限している。LEDの順方向電圧は3.5V程度であるので、直列接続個数が3〜4個程度であれば、負荷電圧は10.5V〜14V程度と低く制限することができる。
仮に8個のLEDを直列に接続した場合には、負荷電圧が2倍となるので、入力電流の休止期間が長くなり、クラスC高調波規制を満足できない可能性があるが、LEDの直列個数を4個までとし、必要に応じて並列接続するように構成すれば、多灯化しても入力力率の低下を抑制できる。
なお、図5において、インダクタL2を省略して、LED2a〜2dの直列回路とLED2e〜2hの直列回路を直接並列接続した場合には、LED直列回路の順方向電圧にばらつきがあると、一方のLEDの直列回路にばかり電流が流れるという不都合が生じる恐れがあるが、インダクタL1,L2を介在させることで、2つのLED直列回路に略均等に電流を流すことができる。
(実施形態4)
図6は本発明の実施形態4の回路図である。本実施形態では、実施形態3において、ダイオードD2とスイッチング素子Q2を追加し、LED2a〜2dのスイッチング電源とLED2e〜2hのスイッチング電源の独立性を高めたものである。実施形態3に比べると、2つのスイッチング素子Q1,Q2にスイッチング電流が分散されると共に、回生電流もダイオードD1,D2に分散されるので、回路部品のストレスを軽減できる効果がある。また、電流検出抵抗R1にはスイッチング素子Q1のスイッチング電流しか流れないので、スイッチング素子Q2の側では電流検出抵抗による電力ロスは生じない。図6の回路例では、LED2a〜2dに流れる平均電流が一定となるように制御することにより、結果的にLED2e〜2hに流れる平均電流も一定となるように制御しているが、後述の実施形態5,6のように、両方の負荷電流の合計または高い方の負荷電流を検出するように構成しても良い。
(実施形態5)
図7は本発明の実施形態5の回路図である。本実施形態では、実施形態4において、スイッチング素子Q1に流れる電流を検出する電流検出抵抗R1に、他方のスイッチング素子Q2の電流も流れるように接続したものである。電流検出抵抗R1にはスイッチング素子Q1,Q2に流れる電流の合計が検出されるので、実施形態4に比べると、両方の負荷電流の合計が一定となるように制御することができる。電流検出抵抗R1の抵抗値は、制御部1の構成が同じであれば、図6の電流検出抵抗R1の半分で良い。
(実施形態6)
図8は本発明の実施形態6の回路図である。本実施形態では、実施形態4において、スイッチング素子Q1に流れる電流を検出する電流検出抵抗R1のほかに、スイッチング素子Q2の電流を検出する電流検出抵抗R2を設け、両者の検出電圧のうち、高い方の電圧をダイオードD5,D6により選択して制御部1の電流検出端子に入力するように構成したものである。制御部1ではスイッチング素子Q1,Q2に流れる電流のうち高い方が検出されるので、実施形態4,5に比べると、高い方の負荷電流が一定となるように制御することができる。したがって、過大電流によるLEDの劣化を防止でき、LED照明器具の長寿命化を達成できる。
なお、実施形態3〜6では、スイッチング電源として降圧チョッパ回路を例示したが、スイッチング電源を昇降圧チョッパ回路(極性反転型チョッパ回路)とした場合にも適用できる。また、スイッチング電源はフライバックトランスを有する1石DC−DCコンバータ回路であっても良く、回路構成は限定されない。
2 LEDユニット
21 LED実装基板
2a〜2h LED
4 電源ユニット
6 金属板
7 器具筐体(放熱部)

Claims (3)

  1. 実装基板に搭載され同一数のLEDが直列接続されたLED直列回路を2つ有するLEDユニットと、
    前記LEDユニットで発生した熱を放熱させる放熱部と、
    前記放熱部に取り付けられる金属板と、
    前記金属板に取り付けられる電源ユニットとを備え、
    前記電源ユニットは、
    前記2つのLED直列回路の各々が接続される同一構成の2つのスイッチング電源と、
    商用交流電源に接続される入力フィルタ回路と、
    前記入力フィルタ回路に接続された整流回路とを備え、
    前記2つのスイッチング電源は、それぞれインダクタとスイッチング素子、ダイオード、電流検出抵抗、制御部よりなり、前記制御部が前記電流検出抵抗に流れる電流を監視しながら前記スイッチング素子のオン時間・オフ時間を制御することにより前記LED直列回路に電流を供給する降圧チョッパ回路であり、
    前記2つのスイッチング電源は、
    前記入力フィルタ回路と前記整流回路とを共用し、前記整流回路の出力端にそれぞれダイオードを介して接続されることを特徴とするLED照明器具。
  2. 実装基板に搭載され同一数のLEDが直列接続されたLED直列回路を2つ有するLEDユニットと、
    前記LEDユニットで発生した熱を放熱させる放熱部と、
    前記放熱部に取り付けられる金属板と、
    前記金属板に取り付けられる電源ユニットとを備え、
    前記電源ユニットは、
    前記2つのLED直列回路の各々が接続される同一構成の2つのスイッチング電源と、
    商用交流電源に接続される入力フィルタ回路と、
    前記入力フィルタ回路に接続された整流回路と、
    前記整流回路の出力に接続された力率改善回路とを備え、
    前記2つのスイッチング電源は、それぞれインダクタとスイッチング素子、ダイオード、電流検出抵抗、制御部よりなり、前記制御部が前記電流検出抵抗に流れる電流を監視しながら前記スイッチング素子のオン時間・オフ時間を制御することにより前記LED直列回路に電流を供給する降圧チョッパ回路であり、
    前記2つのスイッチング電源は、
    前記入力フィルタ回路と前記整流回路と前記力率改善回路とを共用し、前記力率改善回路の出力端にそれぞれダイオードを介して接続されていることを特徴とするLED照明器具。
  3. 請求項1または2において、
    前記2つのスイッチング電源は1枚のプリント基板に実装されていることを特徴とするLED照明器具。
JP2009020697A 2009-01-30 2009-01-30 Led照明器具 Active JP5735728B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009020697A JP5735728B2 (ja) 2009-01-30 2009-01-30 Led照明器具
EP10000706.1A EP2213932B1 (en) 2009-01-30 2010-01-25 LED illumination fixture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009020697A JP5735728B2 (ja) 2009-01-30 2009-01-30 Led照明器具

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012050921A Division JP5087175B2 (ja) 2012-03-07 2012-03-07 Led照明器具

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010177131A JP2010177131A (ja) 2010-08-12
JP5735728B2 true JP5735728B2 (ja) 2015-06-17

Family

ID=42110077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009020697A Active JP5735728B2 (ja) 2009-01-30 2009-01-30 Led照明器具

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2213932B1 (ja)
JP (1) JP5735728B2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11917737B2 (en) 2021-08-02 2024-02-27 Bio-Rad Laboratories, Inc. Circuit for sharing current between parallel LEDs or parallel strings of LEDs

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8388166B2 (en) * 2007-10-24 2013-03-05 Lsi Industries, Inc. Lighting apparatus with a boost
JP5584571B2 (ja) * 2010-09-27 2014-09-03 パナソニック株式会社 電源装置及びそれを用いた照明器具
JP5699275B2 (ja) * 2010-12-28 2015-04-08 パナソニックIpマネジメント株式会社 Led点灯装置及びそれを用いた照明器具
JP5941134B2 (ja) 2011-04-01 2016-06-29 クリー インコーポレイテッドCree Inc. 照明モジュール
JP5674048B2 (ja) * 2012-02-29 2015-02-18 東芝ライテック株式会社 照明装置
JP2013206850A (ja) * 2012-03-29 2013-10-07 Toshiba Lighting & Technology Corp 照明装置
JP2013254602A (ja) 2012-06-05 2013-12-19 Panasonic Corp 点灯装置
JP5942320B2 (ja) 2012-07-30 2016-06-29 パナソニックIpマネジメント株式会社 電源装置
JP5923751B2 (ja) 2012-08-03 2016-05-25 パナソニックIpマネジメント株式会社 Led点灯装置
US8829800B2 (en) * 2012-09-07 2014-09-09 Cree, Inc. Lighting component with independent DC-DC converters
US9967928B2 (en) 2013-03-13 2018-05-08 Cree, Inc. Replaceable lighting fixture components
CN103267253B (zh) * 2013-06-08 2016-04-06 佛山市锦绣明天建材有限公司 能够嵌装到吊顶层灯具孔中的led灯具
JP6288814B2 (ja) * 2013-06-14 2018-03-07 学校法人 東洋大学 発光素子駆動装置
JP5850278B2 (ja) * 2014-06-06 2016-02-03 東芝ライテック株式会社 照明装置
US9686477B2 (en) 2015-02-16 2017-06-20 Cree, Inc. Lighting fixture with image sensor
DE102015106268A1 (de) * 2015-04-23 2016-10-27 Siteco Beleuchtungstechnik Gmbh Schaltung und Verfahren zum Ansteuern eines geerdeten LED-Moduls
JP6582923B2 (ja) * 2015-11-27 2019-10-02 岩崎電気株式会社 Led点灯装置及びled照明装置
JP6137576B2 (ja) * 2015-12-02 2017-05-31 東芝ライテック株式会社 照明装置
US10348974B2 (en) 2016-08-02 2019-07-09 Cree, Inc. Solid state lighting fixtures and image capture systems

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2982400B2 (ja) 1991-05-22 1999-11-22 富士電機株式会社 2相2重チョッパ装置の制御回路
GB9905408D0 (en) * 1999-03-09 1999-05-05 Hatherley Alan E Lighting devices
JP2001093677A (ja) * 1999-09-27 2001-04-06 Matsushita Electric Works Ltd 照明装置
JP2001069758A (ja) 1999-08-26 2001-03-16 Asahi Optical Co Ltd 内視鏡用電源装置
JP4032605B2 (ja) * 2000-04-25 2008-01-16 松下電工株式会社 照明器具
JP4337310B2 (ja) 2002-07-19 2009-09-30 パナソニック電工株式会社 Led点灯装置
JP2004253364A (ja) 2003-01-27 2004-09-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd 照明装置
JP4794826B2 (ja) * 2003-06-06 2011-10-19 ソニー株式会社 電源装置
JP4370901B2 (ja) * 2003-10-15 2009-11-25 パナソニック電工株式会社 Led点灯装置
DE202004001177U1 (de) * 2004-01-27 2004-04-15 Wisam Enterprises Co., Ltd. Berührungsgesteuerte Stehlampe
US7766518B2 (en) * 2005-05-23 2010-08-03 Philips Solid-State Lighting Solutions, Inc. LED-based light-generating modules for socket engagement, and methods of assembling, installing and removing same
WO2007069371A1 (ja) 2005-12-12 2007-06-21 Mitsubishi Electric Corporation 発光ダイオード点灯装置およびこの装置を使用した車両用灯具点灯装置
JP4775267B2 (ja) * 2007-01-09 2011-09-21 パナソニック電工株式会社 照明装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11917737B2 (en) 2021-08-02 2024-02-27 Bio-Rad Laboratories, Inc. Circuit for sharing current between parallel LEDs or parallel strings of LEDs

Also Published As

Publication number Publication date
EP2213932A1 (en) 2010-08-04
JP2010177131A (ja) 2010-08-12
EP2213932B1 (en) 2016-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5735728B2 (ja) Led照明器具
US9820341B2 (en) LED tube lamp having mode switching circuit and auxiliary power module
JP2009134945A (ja) Led点灯装置及びled照明器具
JP5759668B2 (ja) 多直列led駆動回路
US9030121B2 (en) Circuits and methods for driving light sources
EP2180765B1 (en) Light-emitting diode lighting device
JP2013118133A (ja) 点灯装置およびそれを備えた照明器具
JP2013118131A (ja) 点灯装置およびそれを備えた照明器具
JP6094959B2 (ja) 点灯装置及び照明器具
JP2013118132A (ja) 点灯装置およびそれを備えた照明器具
JP5140203B2 (ja) Led点灯装置
JP2013229234A (ja) 電源装置および照明装置
JP5087175B2 (ja) Led照明器具
JP5863282B2 (ja) Ledランプ、電源モジュール、トランス回路
JP2011040377A (ja) 照明素子及びこれに含まれたソケット{lightdeviceandsocketincludedinthesame}
JP5686521B2 (ja) Led照明器具
JP2018006122A (ja) 点灯装置、照明器具及び照明システム
JP2014239629A (ja) 点灯装置およびそれを用いた照明器具
JP2017199644A (ja) Ledランプ、照明装置及びledランプの点灯方法
JP5193379B2 (ja) Led点灯装置及びled照明器具
JP2009211845A (ja) Led照明器具
JP5086761B2 (ja) Led照明器具
JP6166336B2 (ja) Led照明装置
JP5193378B2 (ja) Led点灯装置及びled照明器具
JP5140202B2 (ja) Led点灯装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20111207

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20111207

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20111214

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20111219

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20120113

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130305

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130507

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20130730

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131030

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20131106

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20131206

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150202

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20150417

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 5735728

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151